金属材料样品制备质量控制的重要性

罗哲文

伴随科学技术不断进步，各个领域对金属材料的高性能需求也在不断增加，使得性能质量比较好的金属材料在一些行业的应用日益扩大。目前，我国对样品制备的研究有很多，但是针对金属材料样品制备质量控制的研究非常少，使得金属材料样品制备工作开展期间质量工作的不到位，造成金属材料样品制备质量达不到要求，这不仅会造成金属材料的浪费，还会影响金属材料样品制备工艺的发展。通过此次介绍了金属材料样品制备质量控制，希望对今后金属材料样品制备质量控制的研究有所帮助。

1 金属材料样品制备质量控制的重要性

金属材料在我国经济、生产以及生活中占据重要的地位，尤其是工程材料的主体就是金属材料，而且其性能对人们生产生活的财产和生命有着很多的影响，所以要重视金属材料的质量控制，从而提高金属材料的使用性能。一般，在金属材料的所有性能试验中，由于化学处理、生产工艺以及热处理等各种冶金因素确定的基本材料特性结果一定要真实地表述，并且不能受到试验因素的限制。金属材料样品检测和采集样品之间的桥梁就是样品制备，而且金属材料样品制备加工质量会对金属材料性能试验结果造成很大程度的影响。如若金属材料样品制备的工艺、质量与国家相关性能检测制度的标准存在差距，就算样品制备在其他方面有突出优点，也会使得测试的结果不具备真实性，检测所呈现出来的材料特性不能准确代表金属材料的特性。测试数据是否真实可靠，主要取决于所制备样品的代表性和可靠性。因此，采集具有代表性的样品，制备严格符合标准要求的样品，保持原始材料的特性，是保证检测数据准确性和真实性的前提和前提。针对金属材料样品制备的我国制定了明确的检验、管理和制作标准，如《检测和校准实验室能力认可准则》、《实验室认可准则在金属材料检测实验室的应用说明》。由此可以看出，金属材料样品制备加工的工艺技术只有符合国家规定标准，才能保障样品制备检验的准确和科学合理，同时也是实验室必要强调和认可的内容。

2 当前国内外金属样品制备发展情况

当前国外内实验室人员已经认识认识到了金属材料样本品制备质量控制的重要性，也对相关环节提高了重视。我国一些大型钢铁集团技术人员，如，莱钢、鞍钢等，已经对在取样过程中能够干扰金属材料力学能的因素进行了研究，如，取样方向、方位、方式、尺寸、制备方法等。宝钢集团的一位教授还对金属材料样品制备和力学性能实验结果之间的关系在自己著作的《理化检测——物理分册》中进行了详细介绍，还对不同标准的金属材料样品制备进行了详细讲解和阐述。此外，我国质检机构的一些员工也对金属材料样品制备检测进行了研究，还提出了自己的想法，同时还针对金属样品管理阐述自己的意见。即便当前很多企业技术人员已经对这方面问题进行了深入研究，质量检测机构也在这方面投入了大量人力物力和财力，而且意识到金属材料样品制备重大作用的人员数量也变得越来越多，但当前只是更多人建议对样品检测前的验收过程进行规范，还有一些人提议对相关标准进行进一步完善，在实际工作中并没有在这方面采取更多措施。现在我国已经有项目组在样品加工制备方面获得了不错效果，基本实现了自动化管理，但依然存在一些不足之处，如，加工图谱量不太大只能用于常规钢板理学性能样品图，想要实现对多种样品制备图的应用还需要在资料整理方面进行提升，同时还要在图纸绘制方面进行更深入研究，还有很多工作需要进行。另外，这种自动化管理只能依靠特定系统实现，并不能移植到其他系统当中，严重缺乏通用性。针对这些不足，相关技术人员将会继续进行研究，以便可以进一步完善金属材料样品检测制备图库，同时可以研发出通用的样品制备信息管理系统，这样就可以为金属材料样品制备提供技术支持，还可以为自动化管理的实现提供坚实保障。

3 金属材料样品制备要求和质量控制问题

3.1 金属材料样品制备要求

第一，金属材料的具备的力学性能不可以在样品制备加工期间受到影响，而且在消除由剪切或是冲压加工所产生的部分硬化材料时需要采用机加工的方法。通常不能小于钢产品的厚度或是直径。另外最小不能小于20 毫米。第二，当需要在标准状态下进行热处理时，确保样品的热处理系统与样品坯料的热处理系统相同。第三，在取样过程中，应对取样产品、样品、坯料和样品进行标记，以便始终能够识别取样位置和方向。第四，取样方向应在产品标准或供需双方协议中规定。

3.2 金属材料样品制备质量控制问题

目前，不同类型的产品在取样方向、位置、大小数据、方法、形状以及精准度的要求等方面的需求不同，所以在进行金属材料样品制备的工艺技术也存在很大的差别。即使是一种类型不同规格的样品，在加工样品制备时取样的位置和各方面的数据也存在差异，所以说，金属材料样品的制备工艺具有非常强的专业性。参与金属材料样品制备的工作人员工作期间如若没有对样品制备过程和标准要求非常熟练的人员检查成品质量，只是根据相关标准和规定加工样品制备同样很容易出现质量问题，甚至制作工艺方面出现错误。另外，当前，大部分金属材料实验室会通过外加工的方式完成样品制备的工作，主要由于样品制备过程具有独特的特点以及行业之间存在差异，使得实验室无法独立完成制备工作。但是，在金属材料样品制备完成后，对其是否符合标准是难以通过验收准确判断的，比方说，无法从完工后的样品中看出取样位置是否准确。如果不能严格控制金属材料样品制备的质量就会出现很多的问题。现如今，金属材料样品制备质量控制存在的问题主要有以下方面。

第一，实验室中没有完整的样品制备信息系统，所以，向外加工一方提供样品需要的数据、信息以及样式时只能采用语言表述和简单的图纸来传达要求。基于此情况，想要确保金属材料样品制备的质量是完全依靠样品加工人员的接收能力和自身素质和技术。而且在样品制备期间如果出现双方沟通问题，或是不同产品大量生产时，就很容易造成金属材料制备加工与标准要求不相符的情况发展。比方说，在样品制备期间温度与湿度不足。配置的样品不均匀等。第二，实验室对样品制备流程的管控失去了有效性。通过外加工完成样品制备期间，实验室对整个制备过程无法严格按照自己的质量管理体系实施，使得样品制备质量无法有效控制。比方说，人为误差等。同时样品制备过程的信息流传和结算都是人工完成，这样会导致样品制备误差高、效率低。另外，在整个检验周期中样品制备占据的时间比较大，通常占据50%到80%不等，如果想要准时的预测出样品制备周期，就要保证检验任务可以在规定的时间内完成。第三，目前，外加工样品是在实验室管理系统以外进行的，所以，实验室的管理系统对样品制备成本的核算、双方关系的协调以及应对突发事件等工作没有制约性，使得样品制备管理难度增加，还会大大提高管理的成本。

4 金属材料样品制备质量控制的完善方案

由上述看出，金属材料样品制备期间由于依靠人工的程度比较大、要求具有较高的专业性以及对样品制备的要求高等方面的原因，使得金属材料样品制备质量控制实施比较困难。为了能够有效地控制金属材料样品制备质量，相关部门和技术人员可以构建能够全面涵盖所有产品与项目样品制备的标准图库资源的信息管理系统。在有人要求加工样品制备时，可以在金属材料样品信息管理系统中将符合标准的样品取样位置、取样形状、取样的大小数据等内容形成图纸，然后具体加工技术人员在根据图纸进行样品制备。同时还要注意进行内部抽检，其实则就是由检测人员从完成检测的样品中抽取一些样品，按照加工流程制备和正样一起进行检测，从而对样品加工质量得出最终结论。另外，在金属材料样品制备加工完成之后，有关样品的费用结算、流转程序以及其他方面的调整等都可以通过信息管理系统自动完成，这样可以有效地降低金属材料样品制备过程各个环节的人为失误，同时还可以降低样品制备的工作量。

第一，在建设金属材料样品制备图库资源时，要严格地按照力学、加工工艺、金相、腐蚀技术等将符合标准的图纸绘制出来，这样才能合理检测。

力学性能试验：一般，金属制品生产期间会使用很多种加工工艺，很容对金属本身的特性造成破坏，所以要在金属样品制备完成后对其进行力学检测，这样可以清楚地了解金属样品制备的真实情况。由于金属制品的特性不同在进行力学实验时，需要依据实际情况选择合适的实验方法。如果样品制备是薄板样式，可以以拉伸实验为主，还要使用通用夹。但是薄板样品使用通用夹容易打滑，所以使用橡胶条缠绕试样两端，这样可以正常拉伸样品。另外，在对万能材料进行力学实验，可以使用高精度的载荷传感器，利用该装置可检测样品所受的载荷，所获得的数据可以作为金属样品质量分析的依据。如若对金属样品检测时只考虑最大荷重，这样的方法可以获得较为准确是结果。另外，高精度的载荷传感器如果没有配置光栅传感器，就会降低对金属材料的感知程度，使得力学实验无法精准地掌握材料的变化特点，为避免该问题，可为试验机加装光栅传感器，若不具备增设光栅传感器的条件，应转为拉伸试验，以作为压缩试验的取代形式。

金相显微组织分析：在金属材料样品制备的金相分析中，样品制备、腐蚀和显微组织识别是最常见的问题。尤其是在材质较软的金属材料样品制备过程中，样品最常见的问题是试样表面的不平整、划伤和拖尾，这通常是由于试样的应力不均匀以及砂纸和抛光布的选择不当造成的。另外，腐蚀方式、腐蚀时间和环境温度或直接影响腐蚀效果，而腐蚀效果会对金属制备后期组织鉴别与和判断正常进行产生影响。在金属材料的组织鉴别期间，在条件允许的情况下，检测人员可以进行显微组织成分分析和硬度试验，通过综合试验可以准确测定金属材料的显微组织。为了避免金相组织分析中出现的各种问题，有必要逐步提高专业人员的技能水平，使检测人员在日常检测工作中不断积累经验，提高金相检测能力。

腐蚀检测：目前，金属材料样品制备的腐蚀过程大多都具有电化学性质，因此对电化学测试技术成为金属腐蚀检测的重要技术手段。

第二，加强金属材料样品制备的性能检测。在对金属材料样品制备进行性能测试时，主要采用化学物理和有机化学的方法测试，以此来确定金属材料本身是否有损伤。譬如说，在对样品进行压痕硬度测试时，测试的方法不同会得到不一样是压痕硬测试值，目前，常常使用的测试方法为玻璃压痕硬度测试。中国压痕质量控制中心的布氏硬度计测量方法特别适用于硬度相对较低的金属材料的压痕测量。洛氏法特别适用于硬度相对较高的固体金属，如钢和合金钢。维氏和纳特测量法主要用于测定低硬度材料的硬度含量。所以说，在对金属材料样品制备质量测试时，要选择合适的测试方法，这样才能为样品需求人员提供最为准确的质量检测资料。

第三，解读产品标准，细化实验设计，完成每一个产品的测试，每一个性能测试，并与取样方向、取样位置、取样方法、样品形状、样品尺寸、样品精度、表面状态、样品制备方法等相对应，同时还要与图纸之间产生关联。

第四，建立完善的独立的金属材料样品制备信息管理系统。通过系统自动实现样品制备功能、核准功能、费用核算功能等。

样品制备功能：样品制备是业务管理员实施项目设计流程中的主要内容之一。在样品制备期间主要是由业务人员调试启动，之后的样品制备状态是自动生成。根据业务人员对金属材料样品制备需求的确认信息依照报告的编号登录每个制备加工流程。页面上呈现的各种信息都是金属样品制备的相关信息和检验信息，这些信息是完全被限制更改的。

样品制备核准功能：金属样品的制品业务工作者在完成制备流程之后，就会直接进入到样品的制品工作中，这是在流程汇总出现的全部信息都会被系统固定住，所以可以对系统进行操作的人员都不能对数据进行改变。而且在金属材料样品制备状态被信息管理系统锁定后，金属材料样品制备的检测管理人员根据已制备状态讲的是否与标准和要求一致时，如果提出让业务人员重新根据数据制定样品制备信息。业务人员需要重新根据标准要求制定样品制备，然后检测员在申请复检。

费用核算功能：根据实验室管理的基本要求和特点，授权签字人同意出具检验报告后，就可视为样品制备业务的检验过程已经完成。通常在检验报告的批准完成就是对样品制备的检验工作可以结束，但是不包括样品的储存、储存或清洗。在此基础上，样品制备流程中的费用核算被设计成由检验报告批准触发。中央数据库确定与核查有关的业务信息，包括批准报告的人和批准报告的日期，这需要过渡到完成。在样品制备过程页面，操作负责人选择完成状态，并可根据控制报告编号记录测试操作的制备成本。最后，业务主管根据制备检验机构报送的制备费和业务管理员的预算按照样品制备记录一一进行比对。

5 结论

综上所述，在对金属材料样品制备进行质量控制，主要是为了可以确保样品制备检测数据的真实和准确。当前，金属材料检测实验的难题就是样品制备流程。这是由于金属材料样品制备的大多数都是外配业务，样品制备加工技术人员在于需求人员进行相关信息沟通与加工过程很容易出现问题，这样会造成样品制备质量无法达到标准。如若金属材料样品制备各项流程中出现偏差，就会导致对样品制备的检测数据失去有效性和价值，另外，样品制备过程中信息量巨大，极易导致人为失误和偏差。因此，想要有效地控制金属材料样品制备质量就需要大大提高样品制备过程的自动化程度，完成样品处理光谱的自动分配、样品迁移和时间管理，大大减少误差和工作量，确保金属材料检测实验室的广泛应用，将带来显著的经济效益和社会效益。